一種用于量熱式功率計的線性反饋自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別是涉及一種用于量熱式功率計的具有線性反饋 特性的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 量熱式功率計簡稱量熱計，它是利用能量轉(zhuǎn)換的原理制造的功率計，這種方法在 理論上比較成熟。迄今為止，這種量熱替代技術被公認為測量微波功率的最準確的方法。因 此，各國實驗室均采用量熱計或微量熱計作為微波功率標準。
[0003] 作為功率標準的量熱計通常采用雙負載結(jié)構。在經(jīng)典的量熱計設計中，將兩個熱 學條件完全相同的量熱計A和B置于隔熱容器中。當量熱體A上加入恒定的功率時，量熱 體A和B之間將產(chǎn)生一個恒定的溫差，用熱電堆來檢測溫差電動勢，微波和直流產(chǎn)生相同的 熱效應，從而可以用微波-直流替代的方法測量射頻功率。上述量熱計的設計存在這明顯 的缺點，首先是讀數(shù)時間過長，一般量熱計在20min后讀數(shù)才基本達到穩(wěn)定值，在采用冷熱 循環(huán)法后，讀數(shù)還要增到4倍，大約lh才能得到一個讀數(shù)。在如此長的周期中，保持量熱體 周圍環(huán)境恒定是個難題，需要設計熱屏蔽結(jié)構和控溫系統(tǒng)，對實驗室的恒溫條件也提出了 苛刻的要求。同時還對微波信號源的長時間穩(wěn)定度要求很高，這又成為功率量值傳遞的一 大難題。對一些外圍設備也提出了長時間穩(wěn)定性要求。
[0004] 縮短讀數(shù)時間是改進量熱計的首要問題。美國NBS研制成功一臺帶有自動調(diào)節(jié)參 考功率的量熱式功率標準，其原理是在工作負載A加入微波功率時，熱電堆產(chǎn)生溫差電動 勢運算放大后加反饋給負載B，使負載B升溫促使熱電堆溫差電動勢為零，此時參考負載B 所加直流功率可確定負載A上的微波功率。這種設計最突出的是讀數(shù)時間為3min，這是常 規(guī)功率標準所達不到的。但是，這種反饋電路也有缺點，它的輸出電壓和輸入電壓的平方為 線性關系，電壓增益不是常數(shù)，輸入電平越小，環(huán)路增益也越小，輸入電壓趨于零時，環(huán)路增 益也趨于零。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于量熱式功率計的具有線性反饋特性的 自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中量熱計讀數(shù)時間長，要求硬件配置程度高不利于實現(xiàn)，以及 由于反饋電路設計不足導致測量不準確的問題。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案：
[0007] -種用于量熱式功率計的線性反饋自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括工作負載座和參考負 載座；
[0008] 所述工作負載座和參考負載座上分別對應設置有工作負載輔助加熱器和參考負 載輔助加熱器，所述工作負載輔助加熱器和參考負載輔助加熱器串聯(lián)連接在一恒壓電源 上；
[0009] 所述工作負載座和參考負載座之間設有用于將工作負載與參考負載之間的溫差 轉(zhuǎn)換為電壓輸出的熱電堆；
[0010] 所述熱電堆的輸出端與運算放大器的輸入端連接，運算放大器的輸出端連接在串 聯(lián)連接的工作負載輔助加熱器和參考負載輔助加熱器之間。
[0011] 優(yōu)選的，所述工作負載輔助加熱器和參考負載輔助加熱器采用lkΩ的0201封裝 電阻。
[0012] 優(yōu)選的，所述熱電堆采用40mmX40mm的30組銅鎳電偶。
[0013] 優(yōu)選的，所述運算放大器采用儀表放大芯片LT1007。
[0014] 優(yōu)選的，所述恒壓源采用5V恒壓電源
[0015] 優(yōu)選的，該系統(tǒng)進一步包括設置在參考負載輔助加熱器處電壓采集模塊，用于實 時獲取當前參考負載輔助加熱器的電壓值。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0017] 本發(fā)明所述技術方案可用于量熱式功率計中，實現(xiàn)的反饋電路輸出電壓與輸入電 壓是線性關系，改善了傳統(tǒng)量熱系統(tǒng)中讀數(shù)時間過長的缺點，縮短了讀數(shù)時間，從而降低了 對微波信號源以及周圍環(huán)境溫度長時間內(nèi)高穩(wěn)定度的要求?？蓮V泛用于各級量熱式功率計 中，為微波功率校準提供方便。
【附圖說明】
[0018] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明；
[0019] 圖1示出本發(fā)明所述的線性反饋自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的平面展開示意圖。
[0020] 附圖標號
[0021] 1、工作負載座，2、熱電堆，3、參考負載座，4、高精密運算放大器，5、參考負載輔助 加熱器，6、工作負載輔助加熱器，7、電壓表
【具體實施方式】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具 體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0023] 如圖1所示本發(fā)明公開了一種用于量熱式功率計的線性反饋自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括工作負載座1和參考負載座3 ;所述工作負載座1和參考負載座3上分別對應設置有 工作負載輔助加熱器5和參考負載輔助加熱器6,所述工作負載輔助加熱器5和參考負載 輔助加熱器6串聯(lián)連接在一恒壓電源上；所述工作負載座1和參考負載座3之間設有用于 將工作負載與參考負載之間的溫差轉(zhuǎn)換為電壓輸出的熱電堆2 ;所述熱電堆2的輸出端與 運算放大器4的輸入端連接，運算放大器4的輸出端連接在串聯(lián)連接的工作負載輔助加熱 器5和參考負載輔助加熱器6之間。本方案為了方便工作人員巡查，在在參考負載輔助加 熱器處進一步設置一個例如電壓表7的電壓采集模塊，用于實時獲取當前參考負載輔助加 熱器的電壓值。
[0024] 通過將兩個輔助加熱器分別加在量熱計的工作負載座1和參考負載座3上，這兩 個輔助加熱器串聯(lián)起來并與一個恒壓源相接。熱電堆2輸出接在一個運算放大器4的輸入 端，運算放大器4的輸出端連接于串聯(lián)連接的工作負載輔助加熱器5和參考負載輔助加熱 器6之間，如圖1所示的V點，形成一個自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的負反饋環(huán)路。在反饋回路設計中，工 作負載所加微波功率經(jīng)信號在兩個負載之間產(chǎn)生溫差，熱電堆2將工作負載與參考負載之 間的溫差轉(zhuǎn)換為電壓輸出，經(jīng)高精密放大后分別加載兩個負載的加熱器上。自調(diào)節(jié)系統(tǒng)在 實現(xiàn)新的平衡時，加入工作負載的微波功率和直流功率都有變化，但耗散在工作負載上的 總功率變化小于各自的變化，因為